焊接技术及自动化毕业设计说明书.docx

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焊接技术及自动化毕业设计说明书

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　　一.前言

　　wELDoX系列钢板是瑞典SSAB钢铁公司开发生产的超高强度钢,集高强度与可焊性、长寿命于一身,在国内得到了较快的发展应用.主要应用范围：

压力钢管、采矿设备、矿用自卸车体和汽车起重机、帆船龙骨、大的拱梁、斗铲的顶边的框架和主要的高韧性部件等领域。

产品改造后工作出色，重量的减轻减少了产品的总重量，从而减少了设备的维修费用和维修的时间，因此提高了生产率。

焊接是影响低合金调质高强钢应用至关重要的因素,本课题就是针对于高强钢wELDoX900钢进行焊接工艺设计。

　　二．wELDoX900钢的性能及应用概述

　　.wELDoX900钢的化学成分（见表1）

　　表1材料的化学成分

　　化学成分

　　c

　　Si

　　mn

　　P

　　S

　　cr0

　　Ni

　　mo

　　cu

　　Ti

　　N

　　质量分数

　　0.17

　　0.21

　　.39

　　0.009

　　0.001

　　0.23

　　0.05

　　0.496

　　0.01

　　0.04

　　0.003

　　由于其合金元素总含量低于5%，wELDoX为低合金高强钢。

　　2.wELDoX900钢的力学性能

　　wELDoX900钢的抗拉强度≥1015mPa,屈服强度≥940mPa，断后伸长率≥13％。

　　3.wELDoX900钢的焊接性能

　　wELDoX900钢的合金含量低，碳当量低，从而可用任何普通的电弧焊方法，就可将其焊在普通结构钢板上。

在焊接时，我们所要求的目标是在焊接接头处获得较好的强度和良好的韧性。

根据国际焊接学会推荐的碳当量公式cE=c+mn/6+（cu+Ni）/15+（cr+mo+V）/5，我们可以知道，随着碳当量的增加,钢材的焊接性回变差,当cE值大于0.4%～0.6%时,冷裂纹的敏感性将增大,焊接时需采取预热施焊后保温缓冷，并进行消除应力热处理。

考虑到产品的结构特点和生产实际情况，我们采用焊条电弧焊打底，药芯焊丝co2焊盖面。

与焊条电弧焊相比，药芯焊丝co2焊具有电弧的热输入集中、焊接电流密度大、焊接热变形小、生产效率高及焊缝成形好等明显优势。

　　4.wELDoX900钢的用途

　　wELDoX900钢产品改造后工作出色，重量的减轻减少了产品的总重量，从而减少了设备的维修费用和维修的时间。

主要应用于矿山机械、桥梁、铁路、汽车起重机等重载领域，如压力钢管、采矿设备、矿用自卸车体和汽车起重机、帆船龙骨、大的拱梁、斗铲的顶边的框架和主要的高韧性部件等领域。

　　三．wELDoX900钢焊接试验及试验方法

　　.碳当量法

　　根据国际焊学会推荐的碳当量公式：

　　cE=c+mn/6+（cu+Ni）/15+（cr+mo+V）/5

　　我们可以了解到wELDoX900的ce=0.554％，当碳当量大于0.45％时，则热影响区热影响区粹硬倾向性大，焊接时易产生冷裂纹。

因此在焊接之前应采取预热措施，焊后保温缓冷，并进行消除应力热处理。

　　2.T形接头抗裂性试验

（1）试件及试验参数

　　参照GB/T4675，1-1984《斜y坡口焊接裂纹试验方法》自行设计了T形接头试件进行裂纹敏感性试验。

15mm厚wELDoX900钢板抗冷裂试验件组合形状及尺寸，腹板两侧各75mm长，加工成k形60°破口，中间100mm长加工60°斜y形坡口。

翼板与腹板间隙为2mm，用方形拘束快固定，焊接方法为mAG焊，焊接工艺见表2，保护气体为80％Ar+20co2，试验环境温度25℃，相对湿度为65％。

　　表2焊缝焊接工艺参数

　　焊接电流

　　I/A

　　电弧电压

　　U/V

　　焊丝伸出长度

　　L/mm

　　焊接速度

　　v/

　　260

　　28

　　20

　　5

（2）试验结果

　　试件经过48小时后进行裂纹的检验和解剖，采用着色探伤法进行表面裂纹检查。

试验焊缝横面经研磨、化学试剂侵蚀、冲洗干燥后置于体式金相显微镜下放大10倍进行金相价差，在室温25℃裂纹率为10％及13％，在余下三种试验温度下，试件的表面裂纹率均为0，金相检查结果表明，室温条件下试验焊缝底部有疑似裂纹存在，未见进步一扩展倾向，预热50℃、75℃及100℃，试件没有冷裂纹产生。

　　四．wELDoX900钢焊接工艺

　　在产品的实际焊接过程中，由于产品的结构复杂，焊接方法多种多样。

焊接接头存在较大的拘束度，局部应力集中，因此在焊接操作时必须制定严格的工艺规程。

以焊接板厚5-7mm，不开坡口的wELDoX900钢，其工艺如下。

　　.焊接方法

　　wELDoX900钢碳含量为0.17%，属于低碳调质钢，mAG焊是最

　　合适的焊接方法，并且Ar与co2的联合保护可防止合金元素烧损，有利于得到性能良好的焊接接头。

　　2.焊接材料

　　超高强度钢由于强度提高，钢材塑性、韧性相应下降。

如果

　　仍采用等强原则，选用高组配的焊接接头，焊缝的韧性不容易保证，将可能导致由于焊缝金属韧性不足引起低应力脆性破坏。

因此高强钢焊接应采用等韧性原则，选择焊缝韧性不低于基体金属的低组配焊接接头比较合理。

采用低强的焊缝金属并不总是意味着焊接接头的强度一定低于母材。

根据多年来的焊接接头力学性能试验经验，只要焊缝金属的强度不低于母材的87%，仍可保证接头与母材等强。

　　wELDoX900钢选用Φ1.2mm的ER120S-G焊丝进行焊接。

　　3.焊前准备

　　所有焊缝焊前必须保证焊道干燥、清洁，除掉其中表面的油、水、锈和防锈漆。

坡口及坡口周围10～20mm范围内必须清理干净，不得有影响焊接质量的铁锈.油污.水和涂料等异物。

对于重要焊缝，在焊缝两端应设置尺寸合适的引弧板和引出板。

在不能使用引弧板和引出板时，应注意防止在引弧处和收弧处产生焊接缺陷；焊丝在使用前进行检查，其表面应无锈垢，油污，水分；保护气体应保持干燥。

　　4.焊接工艺参数

　　表三焊接工艺参数

　　板厚（mm）

　　焊接层数

　　电流（A）

　　电压（U）

　　焊接速度（cm/min）

　　保护气流（L/min）

　　5-7

　　3

　　打底焊

　　10-160

　　8-24

　　20-35

　　2-20

　　盖面焊

　　200-240

　　22-28

　　35-45

　　5-25

　　清根层

　　200-240

　　22-28

　　35-45

　　5-25

　　5.焊前预热及焊后热处理

　　对于wELDoX900，但板厚小于20mm时，不要求预热，板厚在20-30mm时，预热温度为100℃-125℃板厚在30mm以上，预热温度为125-150℃.所以5-7mm板焊接不需预热。

　　进行焊后热处理是为了减少焊接残余应力，高强钢经常在焊态下使用,焊后一般不进行焊后热处理，热处理会使接头的某些力学性能下降，如：

冲击韧度等。

只有在设计规则有特殊说明时，方应进行焊后热处理。

但应注意其焊后热处理温度不能超过其调质回火温度。

　　6.焊缝检验

　　如为关键焊缝，板厚小于6mm，宜用射线照相方法进行探伤，当被测焊件的板厚大于6mm，可用超声波探

　　伤方法检验，但对于在6-8mm之间的焊件，用由从业时间超过3年的检验人员完成检验。

　　7.焊接缺陷及控制措施

　　由于wELDoX900钢碳含量较低、mn含量较高，而且对S、P含量的控制也较严格，因此热裂纹倾向较小，焊后容易产生冷裂纹。

　　避免裂纹出现的办法有：

焊前预热母体材料；确保焊接面的清洁与干燥；选择含氢小的焊料；通过良好的焊接顺序与工作的合理匹配减少收缩内应力。

　　8.焊接工艺

　　焊接工艺卡

　　单位：

湖南机电职业技术学院

　　工程名称：

　　工艺卡编号：

01

　　部位（件）名称：

　　I形坡口平焊接头

　　焊接设备型号：

yG-400TX

　　执行标准：

　　焊接方法：

mAG

　　生产方式

　　单件生产

　　材料：

wELDoX900钢

　　厚度级别：

5mm

　　接头型式：

平焊接头

　　接头型式简图：

　　平焊接头

　　焊接位置：

　　水平固定

　　焊接顺序：

1-2-3

　　预热及中间热处理：

无

　　焊后热处理：

　　无

　　焊接材料及要求：

　　规格：

　　焊前准备：

　　所有焊缝焊前必须保证焊道干燥、清洁，除掉其中表面的油、水、锈和防锈漆。

坡口及坡口周围10～20mm范围内必须清理干净，不得有影响焊接质量的铁锈.油污.水和涂料等异物。

对于重要焊缝，在焊缝两端应设置尺寸合适的引弧板和引出板。

在不能使用引弧板和引出板时，应注意防止在引弧处和收弧处产生焊接缺陷；焊丝在使用前进行检查，其表面应无锈垢，油污，水分；保护气体应保持干燥。

　　技术要求：

　　坡口采用机械加工，坡口保持平整不得有裂纹、分层、夹渣物等缺陷，坡口边缘20mm处应呈金属光泽，不得有油脂、油漆、涂层等污物；

　　注意事项：

　　、焊前清理是否符合要求；2、焊接电极选用是否取用正确，夹头是否过热；

　　焊接

　　层数

　　焊接方法

　　填充金属

　　电

　　流

　　电压（U）

　　焊接速度（cm/min）

　　型号

　　直径（mm）

　　极性

　　大小（A）

　　mAG焊

　　ER120S-G（crabofilFk1000）

　　Φ1.2mm

　　直流反极性

　　10-160

　　8-24

　　20-35

　　2

　　mAG焊

　　ER120S-G（crabofilFk1000）

　　Φ1.2mm

　　直流反极性

　　200-240

　　22-28

　　35-45

　　3

　　mAG焊

　　ER120S-G（crabofilFk1000）

　　Φ1.2mm

　　直流反极性

　　200-240

　　22-28

　　35-45

　　焊缝检查：

　　焊后按规范对焊缝进行外观检查，不得有裂纹、咬边、气孔、未焊透等缺陷，对有缺陷的焊缝及时返修。

　　编

　　制

　　审批

　　日

　　期

　　XX-11-25

　　五.结语

（1）在wELDoX900的钢焊接过程中，要严格按焊接工艺要点和焊接工艺参数进行焊接，使产品焊接质量达到设计要求；

（2）超高强度钢结构件制作虽然存在一定的难度，但只要合理地选择焊接方法及工艺参数，加强焊接与制作过程质量的控制，完全能制造出高质量的超高强钢结构件。

　　六．参考文献

　　[1]

　　贺XX.焊接工艺及应用.国防工业出版社，XX.11

　　[2]

　　叶XX.焊接技术.北京：

化学工业出版社.

　　XX.9

　　[3]

　　陈XX.焊接工艺.北京：

机械工业出版社.

　　XX

　　[4]

　　王XX.低合金调质高强钢焊接工艺研究进展.应用能源技术，XX（8）:

11-13

　　[5]

　　方XX等.wELDoX900刚焊接工艺评定.焊接制造文摘-焊接分册，XX（6）:

22-25